DE60001320T2 - TREATMENT TO IMPROVE THE PUSHABILITY OF CONTINUOUS ALUMINUM STEELED STEELS - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das Stranggießen von Stahl. Insbesondere betrifft sie die Verhütung von Verstopfungen des Gießrohrs beim Gießen von Brammen oder Strängen aus beruhigtem Stahl, insbesondere aus Stahl mit niedrigem oder ultra-niedrigem Kohlenstoffanteil (so genannte UBC-oder IFS-Stähle).The present invention relates to continuous casting of steel. In particular, it concerns the prevention of constipation of the pour tube when pouring of slabs or strands made of calmed steel, in particular of steel with low or ultra-low carbon content (so-called UBC or IFS steels).
Es ist bekannt, dass der Strangguss von Halberzeugnissen mit breitem Querschnitt (Brammen, dünne Brammen, Stränge) üblicherweise die Benutzung eines eingetauchten Gießrohrs verlangt, um die Schmelzkokille vom darüber liegenden Verteiler aus mit geschmolzenem Metall zu versorgen.It is known that the continuous casting of semi-finished products with a broad cross-section (slabs, thin slabs, Strands) usually the use of an immersed pouring tube requires the melt mold from above horizontal distributor made of molten metal.
Es ist ebenfalls bekannt, dass diese Gießrohre zum Fettwerden neigen, was über kurz oder lang zu ihrer kompletten Verstopfung und demzufolge zum sofortigen Anhalten des laufenden Gießvorgangs führt.It is also known that this casting tubes tend to get fat about what sooner or later to complete constipation and consequently to the current pouring process is stopped immediately.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Fettwerden eine progressive Verjüngungserscheinung, vom Rand bis zur Mitte, des Kanals ist, den das Gießrohr dem flüssigen Metall bietet, um in die Kokille zu gelangen. Der Ursprung dieser Erscheinung ist die Ablagerung an der Innenwand des Gießrohrs von Festpartikeln, die die nicht metallischen Desoxidationeinschlüsse des flüssigen Metalls sind. Diese Einschlüsse sind bereits im Metallbad enthalten, nach den metallurgischen Behandlungen, die dieses zuvor unterworfen war, oder bilden sich beim Durchqueren selbst des Gießrohrs, wenn dieses gegenüber dem Sauerstoff der umgebenden Atmosphäre nicht dicht genug ist. Je nach gegossenen Stahlsorten sind diese nicht metallischen Einschlüsse mehr oder weniger zahlreich, mehr oder weniger groß, mehr oder weniger bei der Temperatur des schmelzenden Metalls erstarrt.It should be noted that the fat becomes a progressive rejuvenation, from the edge to the middle, of the channel that the pouring pipe is to the liquid metal offers to get into the mold. The origin of this appearance is the deposit on the inner wall of the pouring tube of solid particles, which the are non-metallic deoxidation inclusions of the liquid metal. This inclusions are already contained in the metal bath, after the metallurgical treatments, who was previously subjected to it, or form when crossing even the pouring tube, when facing this is not sufficiently dense to the oxygen in the surrounding atmosphere. ever after cast steel grades, these are no longer metallic inclusions or less numerous, more or less large, more or less in the The temperature of the melting metal solidifies.
Es ist bekannt, dass diesbezügliche ernsthafte Gießbarkeitsprobleme insbesondere im Fall des Giessens von Stählen mit niedrigem oder ultraniedrigem Kohlenstoffanteil (beispielsweise des Typs IFS), also bei stark beruhigten Stählen, auftreten können.It is known to be serious in this regard Gießbarkeitsprobleme especially in the case of casting low or ultra low steels Carbon content (for example of the type IFS), i.e. with strong calmed steels, may occur.
Die Beruhigung dieses Stahltyps erfolgt üblicherweise in einerThe reassurance this type of steel is usually done in a
Frischpfanne durch Zusatz von Aluminium, ein im Eisenhüttenwesen geläufiges Desoxidationsmittel. Die Desoxidationsreaktion erzeugt Aluminate, die zum größten Teil an der Oberfläche des Metallbads dekantieren, zunächst in der Pfanne, dann im Verteiler. Dennoch bleibt ein Teil dieser nicht metallischen Einschlüsse unvermeidlich beim Gießen in der flüssigen Metallmasse in Suspension. Besonders diese Partikel sind es, die sich bei ihrem Transit durch das Gießrohr an der Wand des Rohrs festsetzen und dann schließlich den Durchgang aufgrund der Wachstumserscheinung im Laufe der Zeit verstopfen.Fresh pan by adding aluminum, one in ironworks Common Deoxidizer. The deoxidation reaction produces aluminates, for the most part on the surface decant the metal bath, initially in the pan, then in the distributor. Nevertheless, part of this remains non-metallic inclusions inevitable when pouring in the liquid Metal mass in suspension. It is these particles in particular that are in transit through the pouring tube fix on the wall of the pipe and then finally due to the passage clog growth over time.
Es ist bekannt, diese Verstopfungen zu bekämpfen, indem man einen inerten Spülgasstrom (insbesondere Argon) durch das Gießrohr leitet. Der, oder wahrscheinlich die Mechanismen, mit denen eine derartige Gasspülung das Fettwerden bekämpfen, sind noch nicht vollständig geklärt, aber das Ergebnis ist im Allgemeinen eher zufriedenstellend, wenn das Durchperlen bereits am Beginn der Gießsequenz vorgesehen wird. Sonst können sich eingeschlossene Ansammlungen lösen und das Metall dramatisch verschmutzen, was diese Praxis dann zu einem Heilmittel macht, das schlimmer ist als das Übel selbst.These constipations are known to fight, by using an inert purge gas stream (especially argon) through the pouring tube. The, or probably the mechanisms by which such a gas purging fight grease are not yet complete clarified but the result is generally rather satisfactory, though bubbling is provided at the beginning of the casting sequence. Otherwise can trapped clusters loosen and the metal dramatically pollute what then makes this practice a remedy that is worse than the evil self.
Auch wenn die Methode jedoch korrekt angewendet wird, weist sie dennoch unerwünschte Nebenwirkungen auf. Fehler des Typs „Blasen" an Strängen können beim späteren Walzen auftreten, von denen man weiß, dass sie aus einer Einschlusserscheinung von Gasblasen im in der Kokille erstarrtem Metall resultieren.Even if the method is correct applied, it still has undesirable side effects. "Bubbles" errors on strands can occur when later Rolls occur that are known to result from an inclusion of gas bubbles in the solidified metal in the mold.
Es ist ebenfalls bekannt, die Verstopfungen des Gießrohrs durch Verhütungsmaßnahmen zu bekämpfen, deren größtes Interesse darin besteht, auf die „Argon-Durchperlung" verzichten zu können. Eine davon besteht darin, dem Metallbad von dem Gießen, also im Verteiler, oder vorzugsweise bereits in der Frischpfanne, einen Zuschlag hinzuzufügen wie beispielsweise Ca (beispielsweise in Form von Si-Ca oder Ca-Fe), der sich mit den Desoxidationsaluminaten vereinen wird, um schmelzbarere Einschlüsse zu bilden, die dann vom Prinzip her bei der Gießtemperatur in flüssigem Zustand bleiben. Eine Verhütungsbehandlung dieses Typs, durch Zugabe von Kalzium, ist beispielsweise in der Unterlage EP-A-0 512 118 beschrieben, deren allgemeine Lehre als Referenz und als zu diesem Schriftsatz gehörig betrachtet wird.It is also known to cause constipation the pouring tube through contraceptive measures to fight, their greatest interest consists in being able to do without the "argon bubbling" of which consists of the metal bath from the casting, ie in the distributor, or preferably already in the frying pan to add a surcharge like for example Ca (for example in the form of Si-Ca or Ca-Fe), which will combine with the deoxidation aluminates to make them more meltable inclusions to form, which then in principle at the casting temperature in the liquid state stay. Contraceptive treatment this type, by adding calcium, is for example in the Document EP-A-0 512 118 described, the general teaching as Reference and is considered to belong to this brief.
Dieser chemische Behandlungstyp der Verstopfung führt jedoch nicht immer zu den erwarteten Ergebnissen. Es kommt nämlich zuweilen vor, dass sich die gebildeten Einschlüsse selbst in Präsenz von Kalzium bereits im Verteiler in festem Zustand befinden, und zwar sogar bei einem Gießen mit bedeutender Überhitzung des Metalls.This type of chemical treatment Causes constipation however not always to the expected results. It sometimes happens before that the inclusions formed themselves in the presence of Calcium is already in the solid state in the distributor, namely even with a pour with significant overheating of the metal.
Das präzise Ziel der Erfindung ist es, eine bessere Fluidität der Desoxidationseinschlüsse zu erhalten, die durch Kalziumbehandlung des Metallbads vor dem Gießen gebildet wurden.The precise aim of the invention is it, better fluidity the deoxidation inclusions to obtain by calcium treatment of the metal bath before to water were formed.
Hierzu ist der Gegenstand der Erfindung eine metallurgische Pfannenbehandlung eines zum Stranggießen vorgesehenen Stahls, bei der man einem Bad mit schmelzflüssigem, aluminiumberuhigten (oder in der Beruhigungsphase befindlichen) Stahl mit ultra-niedrigem oder niedrigem Kohlenstoffanteil, Kalzium beimengt, um einen vorgegebenen Sauerstoffgehalt zu erhalten, damit sich Desoxidationseinschlüsse mit einem Schmelzpunkt niedrigerer Temperatur als die Gießtemperatur des Stahls in der Kokille bilden, dadurch gekennzeichnet, dass man in der von der Gießpfanne bis zur Schmelzkokille reichenden Verarbeitungskette, im Metallbad einen Gehalt an gelöstem Magnesium von mindestens etwa 2 ppm aufrecht erhält, ohne den Gehalt, der von demjenigen des Sauerstoffs des Bads abhängig ist, zu überschreiten, über dem sich feste Spinellen auf Magnesiumbasis bilden können.To this end, the subject of the invention is a metallurgical ladle treatment of a steel intended for continuous casting, in which a bath with molten, aluminum-stabilized (or in the settling phase) steel with ultra-low or low carbon content, calcium is added in order to obtain a predetermined oxygen content, so that deoxidation inclusions with a melting point lower than the casting temperature of the steel in the mold are formed, characterized in that in the processing chain extending from the ladle to the melting mold, in the me tallbad maintains a dissolved magnesium content of at least about 2 ppm without exceeding the level dependent on that of the bath oxygen above which solid magnesium-based spinels can form.
Wie man verstanden hat, beruht die Erfindung auf der Entdeckung der förderlichen Aktion des Magnesiums in kleiner Menge auf die Aufrechterhaltung in flüssiger Phase der Desoxidationseinschlüsse, die nach der Beruhigung vorhanden sind oder während des Gießens in Gegenwart von Kalzium gebildet wurden. Man hat in der Tat feststellen können, dass das Vorhandensein von Magnesium in kleiner Menge in einem mit Kalzium behandelten Metallbad (und zwar von mindestens etwa 2 ppm Mg, das bei Sauerstoffgehalten, die man üblicherweise in aluminiumberuhigten Stählen mit niedrigem oder sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt antrifft, bis 8–10 ppm reichen kann) einen Einfluss auf die physikalische Beschaffenheit der Einschlussbevölkerung des gegossenen Stahls hat: das Element Magnesium vergrößert beträchtlich den Existenzbereich der flüssigen Kalkaluminate bei der Gießtemperatur des Stahls (etwa 1520–1570°C). Ebenfalls ist die große Empfindlichkeit einer derartigen Vergrößerung gegenüber der Präsenz von Magnesium, selbst in sehr kleinen Mengen, hervorzuheben, wobei eine geringe Schwankung eines sehr niedrigen Mg-Gehalts (Schwankung von weniger als 1 ppm) zu einer konsequenten Vergrößerung des Schmelzbarkeitsbereichs führen kann, worauf noch näher eingegangen wird.As has been understood, this is based Invention on the discovery of the beneficial action of magnesium in small amounts to maintain the liquid phase of the deoxidation inclusions after calming down or while pouring in Presence of calcium were formed. One has indeed found out can, that the presence of magnesium in a small amount in one Calcium treated metal bath (at least about 2 ppm Mg, which is at oxygen levels that are usually calmed down in aluminum toughen with low or very low carbon content, up to 8-10 ppm an influence on the physical condition the inclusion population of the cast steel: the element magnesium increases considerably the area of existence of the liquid calcium aluminates at the casting temperature of the steel (about 1520-1570 ° C). Likewise is the big one Sensitivity of such an enlargement to the presence of magnesium, even in very small amounts, where a slight fluctuation of a very low Mg content (fluctuation of less than 1 ppm) for a consequent increase in the Lead melting range can, which is discussed in more detail becomes.
Die Erfindung wird besser verstanden und andere Aspekte erscheinen anhand der nachfolgenden, beispielsweisen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, auf denen:The invention is better understood and other aspects appear from the examples below Description with reference to the accompanying drawings, in which:
(Diese beiden Diagramme sind um Symbole bereichert, die Gießsequenzen darstellen, bei denen Verstopfungen aufgetreten (volle Symbole) und nicht aufgetreten sind (leere Symbole)); (These two diagrams are about symbols enriched the casting sequences represent where constipation has occurred (full symbols) and did not occur (empty symbols));
Der hier betrachtete UBC-Stahl weist die folgende gewichtsanalytische Zusammensetzung auf, angegeben in tausendstel %, außer für Stickstoff (N), der in ppm angegeben ist: Dieses beispielsweise aus einem Sauerstoffumformer stammenden Stahlbad wird zunächst einer „Vakuum"-Dekarbonisierungsbehandlung in einer Frischstation (Ofen-Sorteneinstellungspfanne, ausgerüstet mit einer Vakuum-Aufbauanlage, oder einer RH-Einheit) unterzogen. Dann wird das Metallbad durch Zugabe von Aluminium beruhigt. Dieses Element wird in ausreichenden Mengen zugegeben, um die gewünschten Restgehalte an Gesamtsauerstoff des Bads zu erreichen, d. h. aufgrund der für die Dekantierung der Alumineinschlüsse erforderlichen Zeit, etwa 20 bis 30 ppm Gesamtsauerstoff (gelöst und gebunden), in Höhe des Verteilers, also kurz vor dem Gießen.The UBC steel considered here has the following weight analysis composition, given in thousandths of a percent, except for nitrogen (N), which is given in ppm: This steel bath, for example originating from an oxygen converter, is first subjected to a “vacuum” decarbonization treatment in a fresh station (furnace type setting pan, equipped with a vacuum build-up system, or an RH unit). Then the metal bath is calmed down by adding aluminum. This element is added in sufficient quantities to achieve the desired residual levels of total oxygen in the bath, i.e., due to the time required for decanting the aluminum inclusions, about 20 to 30 ppm of total oxygen (dissolved and bound) at the level of the distributor, i.e. shortly before pouring ,
Gleichzeitig oder kurz nach der Zugabe von Aluminium erfolgt eine Zugabe von Kalzium durch Einführung in das schmelzende Metallbad eines schmelzbaren Si-Ca-Fülldrahts. Je nach Bedarf und aufgrund des geringen Auflösungswirkungsgrads im Bad eines Elements mit hoher Dampfspannung dieses Typs (Wirkungsgrad von etwa 10–15%, wenn man sorgfältig verfährt), wird die Zugabe von Ca so eingestellt, dass man einen Gehalt von etwa 25 ppm Gesamt-Ca (gelöst und gebunden in Form von Aluminaten und Sulfiden) erhält.Simultaneously or shortly after the addition Aluminum is added by introducing calcium the melting metal bath of a meltable Si-Ca cored wire. Depending on requirements and due to the low resolution efficiency in the bathroom High vapor tension elements of this type (efficiency of about 10-15% if you look carefully ) Procedure, the addition of Ca is adjusted so that a content of about 25 ppm total Ca (dissolved and bound in the form of aluminates and sulfides).
Was das Magnesium anbetrifft, so kann es jederzeit nach der Desoxidation durch das Aluminium, entweder getrennt oder gleichzeitig mit dem Kalzium, wenn dieses nach der Desoxidation hinzugefügt wird, eingeführt werden.As for magnesium, so it can be done anytime after deoxidation by the aluminum, either separately or simultaneously with the calcium if this after the Deoxidation added is introduced become.
Der erfindungsgemäße Zusatz von Magnesium in kleiner Menge kann in der Pfanne oder eventuell im Verteiler erfolgen, und zwar mittels eines schmelzbaren Metallfülldrahts, beispielsweise aus einer Ni-Mg-Legierung, der in dem schmelzenden Stahlbad fortschreitend mit seiner Einführung schmilzt.The addition of magnesium according to the invention in small amounts can be done in the pan or possibly in the distributor, using a fusible metal filler wire, for example a Ni-Mg alloy that progresses in the melting steel bath with its introduction melts.
Der angestrebte minimale Gehalt von 2 ppm des geschmolzenen Mg kann ebenfalls durch ein Gleichgewicht Metall-Schlacke mittels einer Schlacke von geeigneter Zusammensetzung erreicht werden, die auf dem Metallbad in der Pfanne zu bilden ist. Beispielsweise könnte eine basische Schlacke, die bis 10 Gewichts-% MgO enthält, geeignet sein, die beispielsweise wie folgt zusammengesetzt ist (bei den Werten handelt es sich um Gewichtsprozente): Al2O3: 56% – MgO: 3% – CaO: 41 %.The desired minimum content of 2 ppm of the molten Mg can also be achieved by an equilibrium metal slag using a slag of suitable composition to be formed on the metal bath in the pan. For example, a basic slag containing up to 10% by weight of MgO could be suitable, which is composed for example as follows (the values are percentages by weight): Al 2 O 3 : 56% - MgO: 3% - CaO: 41%.
Die bei der Gießtemperatur von 1560°C erzielten
Ergebnisse über
die Vergrößerung des
schmelzbaren Einschlussbereichs, dank der Behandlung mit einem Mindestgehalt
von 2 ppm Magnesium, sind aus
Der einfache Sichtvergleich zwischen
Demgegenüber ist die gesamte Zone III der Diagramme unter dem Übergangsbereich II, d. h. diejenige, in der sich die Desoxidationseinschlüsse in fester Phase befinden, weitgehend durch eine Wirkung gemeinsamer Vergrößerungen des flüssigen Bereichs I und des unteren benachbarten Übergangsbereichs II gekürzt.In contrast, the entire zone III of the diagrams under the transition area II, d. H. the one in which the deoxidation inclusions are in solid Phase, largely due to the effect of joint enlargements of the liquid Area I and the lower adjacent transition area II shortened.
Wenn man jetzt die kleinen, runden, unter jeder der beiden Figuren stehenden Symbole betrachtet, kann man die gute Korrelation erkennen, die zwischen der Vergrößerung des Schmelzbarkeitsbereichs I dank des Magnesiums in geringer Menge gemäß der Erfindung, und der Verstopfungserscheinung des Gießrohrs besteht. Die leeren kleinen geometrischen Symbole stellen die erfolgreichen Güsse dar, also ohne Verstopfung, während die schwarzen vollen Symbole Güsse kennzeichnen, bei denen bedeutende Verstopfungen aufgetreten sind. Dazu ist zu bemerken, dass diese Symbole Kalzium- und Gesamtsauerstoffanalysen von Analyseprüflingen wiedergeben, die bei halbem Guss aus dem Verteiler entnommen wurden.If you look at the small, round, symbols under each of the two figures can be viewed you can see the good correlation between the magnification of the Meltability range I thanks to the small amount of magnesium according to the invention, and the pouring pipe becomes clogged. The empty ones small geometric symbols represent the successful castings, so without constipation while the black full symbols fonts mark where significant constipation has occurred. It should be noted that these symbols analyze calcium and total oxygen of test subjects reproduce that were taken from the distributor at half casting.
Wie man sieht, entspricht der aufgelöste Kalziumpegel, ab dem man flüssige Oxide bildet, genau dem aufgelösten Kalziumpegel, ab dem man die Gießbarkeit des Stahls verbessert.As you can see, the dissolved calcium level is from which you start flowing Forms oxides, exactly the dissolved Calcium level from which the castability of the steel is improved.
Erfindungsgemäß verleiht der Erhalt eines geringen Werts des Magnesiumgehalts und seine Aufrechterhaltung in dieser Höhe von der Gießpfanne (Ort, an dem die sekundäre Einstellmetallurgie auf die endgültige Sorte und das Beruhigen stattfinden) bis zur Schmelzkokille:According to the invention, the receipt of a low value of the magnesium content and its maintenance at this height from the ladle (Place where the secondary Setting metallurgy to the final grade and calming down) to the melt mold:
- – eine höhere Flexibilität für die Kalziumbehandlung in der Pfanne, da der Bereich der zulässigen Gehalte in Präsenz von Magnesium größer ist, insbesondere zum niedrigen Kalzium hin, wie man gesehen hat;- one higher flexibility for the Calcium treatment in the pan because of the range of allowable levels in presence of magnesium is greater particularly towards low calcium, as has been seen;
- – sowie eine bessere Wiederholbarkeit der Ergebnisse: da die Wirkung des Magnesiums selbst in sehr geringer Menge auf den Einschlussniederschlagsbereich sehr empfindlich ist, kann man leicht den Bereich der Oxide in flüssiger Phase verfehlen, wenn man ihn nicht kontrolliert.- such as better repeatability of results: since the effect of the Magnesium even in a very small amount on the inclusion precipitation area is very sensitive, you can easily see the range of oxides in the liquid phase miss if you don't control it.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene Beispiel begrenzt, sondern erstreckt sich auf zahlreiche Varianten oder dergleichen, wenn ihre in den beigefügten Ansprüchen angegebener Definition beachtet wird.Of course, the invention is not limited to the example described, but extends to numerous variants or the like, if their specified in the appended claims Definition is observed.
Insbesondere wird man verstanden haben, dass, wenn die von der Erfindung angestrebten Ergebnisse bereits durch ihre Umsetzung mit einem Mindestgehalt des Metallbads von etwa 2 ppm Magnesium erzielt werden können, dieser Wert nur eine untere Grenze ist, die aufgrund der üblichen Sauerstoffgehalte des endgültigen Bads eine sichere Verbesserung des Fliessverhaltens garantiert. Anders ausgedrückt, die Erfindung kann noch bessere Ergebnisse hinsichtlich der Vergrößerung des Schmelzbarkeitsbereichs I der Einschlüsse erzeugen, wenn man den Mg-Gehalt entsprechend dem tatsächlichen Sauerstoffgehalt des Metallbads so einstellt, dass man sich dem Wert annähert, ohne ihn jedoch zu erreichen, bei dem das Mg beginnt, feste MgO-Spinellen zu bilden, deren Präsenz innerhalb des zu gießenden Metalls dann die Wohltaten der Erfindung bezüglich der Verhütung von Verstopfungen von Gießrohren zunichte machen.One is understood in particular have that if the results sought by the invention already through their implementation with a minimum content of the metal bath of about 2 ppm magnesium can be achieved, this value only one lower limit is that due to the usual oxygen levels of the final Bads guaranteed a safe improvement in flow behavior. Expressed differently, the invention can give even better results in terms of increasing the Generate the meltability range I of the inclusions when the Mg content accordingly the actual Adjust the oxygen content of the metal bath so that you can Approximates value but without reaching it, where the Mg begins, solid MgO spinels to form their presence within the to be poured Metalls then the benefits of the invention in preventing Pipe blockages destroy.
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